煤矿电气自动化控制系统的优化设计思路

卢闯

摘  要： 近些年来，煤矿企业的发展为我国的经济建设以及人们的生产和生活提供了源源不断的动力。随着科技的进步以及电气自动化技术的不断 发展进步，自动化控制系统也已经应用到了我国的煤矿企业，在提高煤矿企业生产效益方面起到了很大的作用。在煤矿企业的电气自动化控制技术中， PLC嵌入式的电子自动化系统在煤矿系统的控制方面起到了非常重要的作用。本文主要对电气自动化控制系统的特点进行分析，接着对电气自动化系统 优化的要点进行分析和探究，期待能够有效推进我国煤矿企业对自动化控制系统的应用，从而实现经济效益的显著提高。

关键词： 煤矿电气自动化控制系统;优化设计;研究

引言

随着国家对煤矿生产提出的以机带人煤矿扩大井下回采规模，有助于 提升回采效率与质量，能全面促进矿井开采的持续性与有效性。电气自动 化控制技术属于集成化控制措施，在煤矿开采作业中应用广泛，被有效作 用于矿井生产中。该技术既可以简化回采作业流程，还可以集中控制井下 设备，能有效提升矿井作业效率与精度，保障矿井回采作业安全，实现煤 矿企业长久稳定的发展目标。

1 煤矿电气自动化控制系统概述

1.1  控制系统概述

煤炭是传统的化石能源中人类利用最早的一种能源，并且在我国的 能源组成中占据了非常大的比重，虽然现在国家已经开始限制煤炭的使用 范围，但是我国的煤炭需求量依旧在增加。所以提高煤矿的开采效率是非 常重要的，这就需要应用电气自动化技术，其不但可以提高资源的利用效 率，而且还可以为国家的经济发展贡献一份力量。整个电气自动化控制系 统的组成主要是单片机，其中包括电源、防水和断电设备以及通风机等。 而单片机对于环境的适应性是比较弱的，所以在进行选择和操作的过程中 要非常地仔细和谨慎，因为一旦出现了漏水事故，那么单片机的工作就会 受到很大的影响。

1.2  煤矿电气自动化控制系统的特点

首先，运用煤矿电气自动化控制系统能提高矿井生产的效率。相较于 传统的机械化开采模式，煤矿电气自动化控制系统的运用能更有效提高生 产的效率和质量，而且能实现对人力资源的合理配置，减轻工作人员的劳 动强度。其次，运用煤矿电气自动化控制系统能有效提高矿井安全生产水 平。煤矿开采的环境大多较为复杂且恶劣，主要表现为开采当地水文地质 条件较为复杂，因此对于煤矿开采有着更高标准的要求，需要积极运用煤 矿电气自动化控制系统，以此来提高煤矿生产的效率，保证煤矿开采的质 量。最后，运用煤矿电气自动化控制系统能实现节约能源且保证采煤质量 的目的。煤矿电气自动化控制系统在运用的过程中能充分结合不同设备的 运行情况，实现对设备运行的优化和调整，以此来提高资源利用的效率和质量。

2 煤矿电气自动化控制系统现状

通过对国际煤矿业发展态势分析发现，自动化将成为未来发展的主 要趋势。煤矿通过合理应用自动化系统，能够实现诊断、监控、维护一体 化，相应提升煤矿作业的自动化水平，缓解开采人员负担。自动化技术结 合计算机技术，能在煤矿开采过程，优化整合煤矿生产信息。按照煤矿自 动化要求，新建设的矿井，必须建设自动化网络平台，以此提升矿山控制 与管理的自动化水平。对于主力生产矿井，由于原本的自动化水平相对较 高，为了集中控制设备，逐渐过渡到集成化管理模式。针对生产工艺落后 矿井，矿井自动化水平不足，必须充分考虑生产相关问题，进行自动化优 化与改造。企业通过子系统带动的方式，逐渐研发出综合化系统，用以维 护矿井人员安全，全面提升开采作业效率，实现节能降耗目标。针对人员 需求大、安全系数低、能耗高的子系统，应当率先进行改造调整，对子系 统自动化水平进行优化，以此维护系统运行安全与可靠性，深入践行节能 与高效目标。现阶段，各行业领域开始应用自动化技术，尤其是核电业、 火电厂、煤矿业、石油化工领域，呈现出现代化、自动化的发展趋势，同 时可以结合国内外先进技术与成熟经验，来制定标准的煤矿信息化、自动 化解决方案。

3 煤矿电气自动化控制系统的优化设计

3.1  系统输入电路的设计优化

通常情况，在进行输入电路的设计优化时需要综合考虑 PLC供电电源。由于煤矿生产的实际作业环境相对比较恶劣，供电方面也具有很大的 不稳定，另外，环境因素对输入电路产生的影响较大，因此，对煤矿电气 自动化控制系统中的安全性与稳定性会造成很大的不利影响。在优化输入 电路的设计时，首先需要根據实际的生产情况，采用相应的电源滤波技术 或隔离变压器技术，来提升其抗干扰性能，使输入点电路得到优化。由此 可以看出，对输入电路进行优化对于煤矿电气自动化控制系统来讲具有非 常重要的意义，相关部门与人员必须要给予高度的重视。

3.2  硬件创新设计要点

进行硬件创新设计，关键在于提高电气自动化控制系统的抗干扰能 力，同时提高系统的负载能力。在实际煤矿生产的过程中仍然存在许多的 影响因素，这些因素会影响到电气自动化控制系统运行的安全性和稳定 性，为了保证其安全稳定运行，需要不断加强抗干扰设计。进行抗干扰设 计的主要内容如下：首先需要积极运用电磁屏蔽效应，在这个过程中需要 运用到金属壳及屏蔽层来实现对干扰信号的屏蔽。其次可以选用专业的屏 蔽设备，例如隔离变压器等，以此来提高电气系统的抗干扰能力。最后要 提高布线的科学性，将弱电信号线和强电动力线相分离，从而采取单独走 线的模式，这样做的目的在于避免双线交叉从而造成干扰。

3.3  对软件结构进行设计优化

与其说是优化软件结构，倒不如说是优化模块化设计与基本的程序 化设计。在目前的煤矿技术中，要根据不同的煤矿开采情况，来优化和调 整程序，进而将模块化设计应用到现代煤矿工业中来，但需要注意的一点 是，在进行系统软件结构的优化时，要先对自身的生产特点与生产规模进 行分析，然后在综合全方位因素对系统软件结构进行全面优化，这样才能 更好的满足现代煤矿企业的生产与发展需求。系统软件结构的优化要紧密 结合煤矿企业的实际生产情况，只有这样才能将其的作用发挥至最大。

3.4  电气接地系统的设计与优化

煤矿实际开采的时候，其电气设备的电压要高一些，这样系统的才会 正常稳定的运行。系统在实际运行过程中，其具有一定的复杂性，因此，  在系统中要设计接地系统。在传统的接地方式中，一般是应用的是单线的 连接方式，但是这种单线连接方式，并不是各种类型的设备都可以应用，  所以，在设计与优化系统的过程中，可以将接地方式进行分类，例如，将 接地方式设计为静电接地、防雷接地两种方式，此外，还可接地方式，还 有屏蔽接地和直流接地两中接地方法。在煤矿生产过程中，要想加强煤矿 生产安全性，则可以利用不同的接地方式来保障煤矿生产的安全性。

4 结束语

综上所述，在我国煤矿企业当前的发展中，电气自动化控制系统起着 非常重要的作用，对煤矿企业生产效率和生产安全性的提高都具有重要意 义。因此企业在发展中一定要结合企业的生产实际情况和电气系统技术的 发展情况对电气自动化系统进行持续的优化设计。通过这种方式不断实现 企业生产效益的提升以及促进煤矿企业的发展壮大，进而实现我国经济效 益的不断提升。

参考文献：

[1]胡晓芳.煤矿电气自动化控制系统关键技术创新设计与应用研究[J].南方 农机，2019，50（11）：212-253.

[2]王素玲.单片机在煤矿电气自动化控制技术中的应用研究[J].内燃机与配 件，2020（14）：215-216.

[3]石方刚 .煤矿电气自动化控制系统关键技术创新设计与应用[J].石化技 术，2019，26（09）：359-360.